"أجوستيني" و"كراوس" و"لويلييه" يتشاركون نوبل في الفيزياء لعام 2023 بفضل "الأتوثانية"

وقالت اللجنة في بيانها: إن "التجارب التي ابتكرها العلماء الثلاثة الحائزون لجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2023 وهبت الإنسانية أدواتٍ جديدةً لاستكشاف عالم الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات"، مشيرةً إلى أن "العلماء الثلاثة أجروا تجارب رائدة باستخدام الحالات الكمومية المتشابكة؛ إذ يتصرف جزيئان كوحدة واحدة حتى عندما يتم فصلهما".

وأضافت: كان للعلماء الثلاثة الفضل في إزاحة الستار عن طريقة لتوليد نبضات ضوئية بالغة القِصر، يمكن الاستفادة منها في قياس العمليات السريعة التي تنطوي على نقل المادة أو تغييرها من قِبل الإلكترونات، وبفضل الإسهامات العلمية للعلماء الثلاثة الفائزين بالجائزة، أصبح في الإمكان دراسة العمليات فائقة السرعة، التي لم تكن دراستها ممكنةً في السابق.

وتابعت: كان لتجارب كلٍّ من "بيير أجوستيني" و"فيرينس كراوس" و"آن لويلييه" الفضل في إزاحة الستار عن تقنية لتوليد نبضات ضوئية بالغة القِصر، يمكن الاستفادة منها في أخذ قياسات العمليات الفيزيائية التي تتحرك خلالها الإلكترونات أو تغير مستويات طاقتها، وأفسحت إسهامات الحائزين على الجائزة المجال لدراسة عمليات فيزيائية ذات آماد فائقة القصر، كانت دراستها في السابق ضربًا من المستحيل.

وقالت اللجنة: تتحرك الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات بسرعة فائقة تُقاس بوحدة الأتوثانية، والأتوثانية بالنسبة إلى الثانية مثل الثانية بالنسبة إلى عمر الكون، وقد أظهرت التجارب التي أجراها العلماء الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام كيف أن النبضات الضوئية التي تُقاس بالأتوثانية قابلة للرصد والقياس، بل يمكن الاستفادة منها أيضًا في إجراء تجارب جديدة؛ إذ يمكن الاستفادة من هذه الدفقات الضوئية القصيرة في دراسة حركات الإلكترونات، بل صار ممكنًا أيضًا إنتاج دفقات؛ فقد ابتكر كلٌّ من بيير أجوستيني و"آن لويلييه" مناهج تجريبية تُولد نبضات ضوئية تقاس مدتها بوحدة الأتوثانية؛ إذ تمكن بيير أجوستيني من إنتاج واستكشاف سلسلة من نبضات الضوء المتتالية استمرت كل نبضة منها لمدة 250 أتوثانية فقط، وفي الوقت ذاته، كان "كراوز" يعمل على نوع آخر من التجربة أتاح عزل نبضة واحدة من الضوء استمرت لمدة 650 أتوثانية، في حين اكتشفت "لويلييه" أنه يمكن الحصول على كثير من أطياف الضوء عند تمرير شعاع ليزر من الأشعة تحت الحمراء عبر غاز نبيل، موضحةً أن "كل طيف من هذه الأطياف عبارة عن موجة ضوئية لها عدد محدد من الدورات لكل دورة من دورات شعاع الليزر".

وتابعت: اليوم، وبعد أن أصبح في الإمكان استكشاف عالم الأتوثانية وأخْذ قياساته، صار بالإمكان الاستفادة من هذه الدفقات الضوئية القصيرة في دراسة حركات الإلكترونات، بل صار بمقدورنا أيضًا إنتاج نبضات لا تزيد آمادها على عدد قليل من الأتوثواني يقدر بالعشرات، وهي تقنية آخذة في التطور بشكل مستمر، لقد استُخدمت هذه النبضات في استكشاف التركيب الفيزيائي المفصَّل للذرات والجزيئات، وتحمل في جعبتها طيفًا عريضًا من التطبيقات في مجالات عدة بدايةً من الإلكترونيات وحتى الطب، كما يمكن الاستعانة بالنبضات الضوئية التي تُقاس بالأتوثانية في التعرف على الجزيئات المختلفة، كتلك المستخدمة في مجال التشخيص الطبي.

يعمل "بيير أجوستيني" في جامعة ولاية أوهايو الأمريكية، ويعمل "كراوس" في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية، أما "آن لويلييه" فتمارس عملها التدريسي في جامعة لوند السويدية.

ووفق ما قالته "لويلييه"، وهي خامس سيدة تحصل على جائزة نوبل في الفيزياء، فإنها تلقت خبر فوزها بالجائزة في أثناء إعطائها محاضرةً لتلاميذها الذين شاركوها فرحة الفوز بالجائزة.

والأتوثانية هي وحدة زمنية تخضع لنظام الوحدات الدولي، وتساوي "الأتوثانية" جزء من مليار مليار جزء من الثانية، وإذا أمكن توليد نبضات تستمر لعدة أتوات من الثانية، فإن ذلك سيسمح باستكشاف سلوك الإلكترونات في الجزيئات المثارة التي تكون أكثر ميلًا إلى التفاعل الكيميائي عندما تكون أحد إلكتروناته في حالة إثارة.

وجائزة "نوبل للفيزياء" هي إحدى جوائز نوبل التي أوصى بها "ألفريد نوبل"، مخترع الديناميت الذي توفي عام 1896، وكانت أولى جوائزها من نصيب العالم الألماني الجنسية "فيلهلم كونراد رونتجن"، الذي حصل عليها عام 1901 لاكتشافه الأشعة السينية التي تُعرف بأشعة إكس في عام 1895.

وعلى الصعيد العائلي، تقاسم الزوجان "ماري كوري" و"بيار كوري" جائزة عام 1903، فيما شارك "لورنس براج" والده "ويليام براج" الحصول عليها مناصفة في عام 1915.

وكرر عالم الفيزياء الدانماركي "آجي بور" سيناريو حصول والده " نيلز بور" على جائزة عام 1922 بحصوله على جائزة نوبل للفيزياء لعام 1975 بالمشاركة مع "جيمس رينوتر" و"بن موتيلسون" لاكتشافهم العلاقة بين حركة الجسيم والحركة الجماعية للجسيمات في النواة الذرية.

وحصل الفيزيائي السويدي "كاي سيجبان" على جائزة نوبل للفيزياء في عام 1981 عن "ابتكاره طريقة جديدة لاختبار تركيب ونقاوة المواد بواسطة الإلكترونات"، مكررًا سيناريو والده "كارل مان جورج سيجبان" الذي حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1924 عن اكتشافاته في مجال مطيافية الأشعة السينية.

كما نال عالِم الفيزياء البريطاني السير "جورج طومسون" جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1937 مناصفة مع "كلنتون دافنسون"؛ لاكتشافهما حيود الإلكترونات بواسطة البلورات، ليعيد للأذهان حصول والده "جوزيف جون طومسون" على الجائزة نفسها في عام 1906 لاكتشافه الإلكترون.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.